Мировые запасы гелия сдуваются
Главная Экономика

Следующие поколения будут с тоской вспоминать воздушные шарики.

Сходите в зоопарк и купите воздушный шар. Отпустите его и смотрите, как он уменьшается, пока совсем не исчезнет из виду. Дальше у него два пути: либо он поднимется слишком высоко и лопнет, либо его содержимое потихоньку просочится наружу. В любом случае, гелий попадет в атмосферу. Гелий Земли в буквальном смысле утекает в космос.

И, как считают ученые, в ближайшие 100 лет большую часть гелия постигнет та же участь. Такова судьба газа легче воздуха — гравитация нашей планеты не в силах его удержать.

Земная кора порождает какое-то количество гелия, но атмосфера быстро его теряет. Доля гелия в атмосфере довольно стабильна и составляет 5,2 части на миллион. Добывать его из воздуха очень дорого, так что гелий, который можно купить, чтобы надуть воздушный шарик, извлекается из природного газа, в основном в США. И вот, когда он добыт и использован тем или иным образом — в воздушных шариках, в ракетах или в МРТ-сканерах, — большая его часть уходит в атмосферу, а потом навсегда исчезает.

Добыча гелия постепенно сокращается, цены уже начали расти, и воздушные шарики отходят на второй план, уступая место более серьезным задачам. И через сотню лет воздушный шарик может стоить, как, например, золотое кольцо.

Несмотря на то что науке давно известно о приближающемся дефиците гелия, лишь в последние пять лет об этом заговорили вслух. Причиной тому — сложная политическая история гелия в Соединенных Штатах.

Предыстория

Фаэтон на колеснице Солнца. Николя Бертин

В 1868 году существование гелия было впервые обнаружено при исследовании спектра солнечного света во время затмения. Новый элемент был назван гелием в честь греческого бога Гелиоса, который, если верить мифу, каждый день возит солнце по небу на золотой колеснице. Впервые газ выделил шотландский химик сэр Уильям Рамзай в 1895-м. В том же году шведские химики Пер Теодор Клеве и Абрахам Ланге независимо обнаружили газ и сумели получить достаточное количество для определения его атомного номера — 2 (под этим номером он располагается в таблице Менделеева).

Линия гелия присутствует в спектре солнечного излучения, потому что этот газ вместе с водородом составляет основную массу светила. Воздействие гравитации в центре этой звезды так высоко, что атомы водорода (их ядро состоит из одного протона) попарно сливаются в атомы гелия (ядро состоит из двух протонов). Этот процесс известен как ядерный синтез, и, когда это происходит, выделяется очень много энергии. Столько, что, находясь за 150 млн км, мы видим свет и чувствуем тепло. Впрочем, из Солнца гелий мы добывать не умеем. Впервые он был выделен учеными как побочный продукт при растворении в кислоте минерала уранинита — дорогой эксперимент, связанный с излучением радиации.

Позже, в 1903 году, из нефтяной вышки в Канзасе внезапно забил удручающе негорючий газ. Он был направлен в лабораторию для анализа, и оказалось, что в нем 1,8% гелия — гораздо больше, чем в атмосфере. Инженеры начали исследовать природный газ по всей стране, и в 1906-м ученые уже писали, что «гелий более не следует считать редким элементом; это обычный газ, существующий в достаточных количествах для промышленного применения, которое еще предстоит изобрести».

Гелий подходит для дирижаблей намного лучше водорода

Итак, теперь, когда выяснилось, что газ достаточно распространен, гелий стал естественным выбором для наполнения воздушных шаров и дирижаблей, в которых до этого использовался тоже легкий, но очень горючий водород. Но распространенным он был только в Америке, и правительство рассчитывало сохранить такое положение вещей.

В 1925-м Конгресс США учредил Национальный гелиевый резерв в качестве стратегического запаса для военных и коммерческих воздушных судов, а Законом о контроле оборота гелия от 1927 года был запрещен экспорт легкого газа. В результате дирижабли и цеппелины, произведенные в других странах, были наполнены водородом, что привело к печально известной катастрофе Гинденбурга.

Вскоре обнаружились и другие важные области применения гелия. Оказалось, что он не только легче воздуха, но и кипит при температуре -268,93°C — самая низкая температура кипения среди всех элементов. Это очень полезно, поскольку, пока газ находится в жидком состоянии, он является отличным охладителем. Когда жидкость закипит, ее температура останется на уровне температуры кипения, так что пока жидкость есть — она не согревается. Жидкий гелий никогда не бывает теплее -268°C, как вода всегда холоднее 100°C. Гелий стали использовать для изоляции дуговой сварки, а позднее в сверхпроводниках, ядерных реакторах и в криогенике. Сегодня использование гелия в качестве хладагента — основное применение газа.

Кроме того, еще со времен Манхэттенского проекта газ используется для обнаружения утечек в герметичных контейнерах: его атомное число очень мало, плюс он инертен, так что мгновенно проникает в любую щель. Он также используется службами Министерства внутренней безопасности США для обнаружения радиации и в медицинских технологиях визуализации.

Национальный гелиевый резерв

Гелий используется для охлаждения магнитов в МРТ-сканере

Хотя на дирижаблях в наши дни никто не летает, Национальный гелиевый резерв во второй половине XX века был сохранен и даже расширен — газ применялся в космической программе США и в системе обороны времен холодной войны.

К 1996-му в хранилище было около миллиарда кубометров газа. Но стало понятно, что эту область не должно контролировать правительство — в частности, из-за финансовых проблем. Согласно Washington Post:

«В 1996 году Гелиевый резерв выглядит напрасной тратой ресурсов. Дирижабли больше не играют важной роли в обороне страны, и, что более важно, Резерв должен добывающим компаниям 1,4 млрд долларов за извлечение гелия из природного газа».

И Рейган, и Клинтон обещали с этим покончить, и в 1996-м Конгресс принял Закон о приватизации гелия. Закон обязал Резерв начать распродавать свои запасы с 2005 года — не с аукциона, а по цене, определяемой по некой формуле, — и завершить этот процесс к 2015-му, после чего прекратить деятельность.

Парад воздушных шаров, организованный торговой сетью Macy

В результате этого решения на рынке появилось много гелия, цены пошли вниз, и, как утверждают экологи, резко возросло потребление. В 2010 году Роберт Ричардсон, лауреат Нобелевской премии, заявил:

«Из-за этого закона гелий слишком дешев и не рассматривается в качестве ценного ресурса. Он растрачивается зря. Благодаря схеме продажи мировые цены на газообразный гелий смехотворно низки».

Из статьи в The Independent:

«Профессор Ричардсон считает: чтобы сделать рентабельной переработку и вторичное использование гелия, его цена должна подняться в 20−50 раз. К примеру, НАСА использует газ для очистки топливных баков ракет (одно из заметных по масштабу применений газа) и не пытается использовать его повторно. Он также считает, что шарики, наполненные гелием, стоят слишком дешево, и, чтобы было понятно, насколько драгоценный ресурс они содержат, они должны стоить по $100».

По оценкам Ричардсона, при текущих темпах потребления мы исчерпаем мировые запасы гелия в течение 100 лет.

Вместо того чтобы поощрить частную инициативу в производстве гелия, распродажа при ликвидации Резерва привела к прямо противоположному эффекту. Гелий стал так дешев, что никому и в голову не приходило добывать его самостоятельно. Когда 2015 год был уже близок, ученые забили тревогу: скоро Национальный гелиевый резерв в соответствии с планом будет закрыт, и его будет нечем заменить. США по-прежнему остаются мировым лидером в производстве гелия, занимая около 70% рынка, то есть нехватка гелия в Америке может привести к дефициту по всему миру.

В 2013 году был принят новый закон, позволяющий Резерву продолжить работу до 2021-го и продавать гелий с аукциона, то есть по более рыночной цене. Но это случилось уже после того, как большая часть запаса была распродана за копейки.

Гелий сегодня

Хотя аукцион решает проблему ценообразования, он не отменяет того факта, что гелий — невозобновляемый ресурс. Ожидается, что запасы в Резерве будет исчерпаны к 2020 году, и, даже если это неверная оценка, согласно текущему законодательству, в 2021-м он должен будет закрыться. В то же время ученые пытаются найти альтернативные хладагенты и удобные в применении газы легче воздуха, а также новые источники гелия. В отчете от 2015 года Геологическая служба США пишет:

«К концу десятилетия основным источником гелия для потребителей, вероятно, станут зарубежные поставщики. Как и планировалось, производства в Алжире и Катаре расширили свои мощности».

Китай также планирует добычу гелия-3 на Луне — в настоящее время он в основном производится искусственно.

По мере роста цен потребители начинают экспериментировать с утилизацией ценного газа. Если у них все получится, возможно, это отдалит день, когда связка воздушных шариков будет восприниматься как непозволительная роскошь — подобно клавишам пианино, сделанным из слоновой кости, или серебряным столовым приборам.

Пожалуйста, опишите ошибку
Закрыть